KR102652918B1

KR102652918B1 - 디스플레이 장치 및 구동 방법

Info

Publication number: KR102652918B1
Application number: KR1020200148228A
Authority: KR
Inventors: 공창선; 전은석
Original assignee: 엘지디스플레이 주식회사
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2024-03-29
Also published as: KR20220062714A

Abstract

본 명세서는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역에 대한 온도를 측정하는 온도 센서와, 게이트 구동 회로와 데이터 구동 회로를 제어하며, 온도 센서에서 측정된 디스플레이 패널의 온도 프로파일로부터 대표 온도를 결정하고, 대표 온도에 대응되는 특성값 변동 기울기에 따라 결정된 센싱 시점에 해당하는 서브픽셀의 특성값을 센싱하는 타이밍 컨트롤러를 포함하는 디스플레이 장치를 개시한다.

Description

디스플레이 장치 및 구동 방법{DISPLAY DEVICE AND METHOD FOR DRIVING IT}

본 명세서는 디스플레이 장치 및 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시간에 따른 온도 프로파일을 반영하여 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점을 결정하는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 제공하는 것이다.

정보화 사회가 발전함에 따라 화상을 표시하는 디스플레이 장치에 대한 다양한 요구가 증가하고 있으며, 액정 디스플레이, 전계 발광 디스플레이 등과 같은 다양한 유형의 디스플레이 장치가 활용되고 있다.

이러한 디스플레이 장치 중 전계 발광 디스플레이 장치는 스스로 발광하는 발광 다이오드를 이용함으로써, 응답 속도가 빠르고 명암비, 발광 효율, 휘도 및 시야각 등에서 장점이 존재한다. 이 경우, 발광 다이오드는 무기물 또는 유기물로 구현될 수 있다.

이러한 전계 발광 디스플레이 장치는 디스플레이 패널에 배열된 복수의 서브픽셀(Subpixel) 각각에 배치된 발광 다이오드를 포함하고, 발광 다이오드에 흐르는 전압 제어를 통해 발광 다이오드를 발광시킴으로써 각각의 서브픽셀이 나타내는 휘도를 제어하며 이미지를 표시할 수 있다.

이 때, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우, 디스플레이 패널에 정의된 각 서브픽셀에는 발광 다이오드와 이를 발광하기 위한 구동 트랜지스터가 배치되는데, 각 서브픽셀 내 구동 트랜지스터의 문턱 전압(threshold voltage) 또는 이동도(mobility)와 같은 특성값이 구동 시간에 따라 변화되거나, 각 서브픽셀의 구동시간 차이로 인해 각 트랜지스터의 특성값에 편차가 발생할 수 있다. 이로 인해, 서브픽셀 간의 휘도 편차 (휘도 불균일)가 발생하여 영상 품질이 저하될 수 있다.

따라서, 전계 발광 디스플레이 장치의 경우 서브픽셀 사이의 휘도 편차를 해결하기 위해서, 문턱 전압이나 이동도와 같은 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하고 이를 보상해주기 위한 기술이 제안되었다. 하지만, 센싱 및 보상 기술에도 불구하고, 예기치 않은 이유로 센싱 오류가 발생하여 디스플레이 영상에 이상 현상이 초래되는 문제점이 발생하고 있다.

이 때, 디스플레이 패널에 형성된 구동 트랜지스터의 특성값은 디스플레이 장치의 사용 환경에 따라 편차가 달라질 수 있다. 특히, 디스플레이 장치의 사용 시간과 온도 변화 등의 환경 요인에 따라, 구동 트랜지스터의 특성값이 다양하게 변경될 수 있기 때문에, 이러한 환경 요인을 고려하여 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하고 보상하기 어려운 문제가 있다.

또한, 디스플레이 장치의 해상도가 증가함에 따라 서브픽셀에 대한 센싱 시간과 보상 시간이 증가하는 문제가 발생한다. 예를 들어, FHD(Full High Definition) 디스플레이 장치의 경우 1분 이상, UHD(Ultra High Definition) 디스플레이 장치의 경우에는 5분 이상, QUHD(Quantum dot Ultra High Definition) 디스플레이 장치의 경우에는 20분 이상의 센싱 및 보상 시간이 소요될 수 있다.

따라서, 디스플레이 장치의 사용 환경에 따라 변화되는 구동 트랜지스터의 특성값을 효과적으로 센싱하고 보상하는 연구가 진행되고 있다.

이에, 본 명세서의 발명자들은 디스플레이 장치의 사용 환경을 고려하여, 구동 트랜지스터의 특성값을 효과적으로 센싱하고 보상할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 발명하였다.

특히, 본 명세서의 발명자들은 시간에 따른 온도 프로파일을 반영하여 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점 또는 보상값을 제어하는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 발명하였다.

이하에서 설명하게 될 본 명세서의 실시예들에 따른 해결 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역에 대한 온도를 측정하는 온도 센서와, 게이트 구동 회로 및 데이터 구동 회로를 제어하며, 온도 센서에서 측정된 디스플레이 패널의 온도 프로파일로부터 대표 온도를 결정하고, 대표 온도에 대응되는 특성값 변동 기울기에 따라 결정된 센싱 시점에 해당하는 서브픽셀의 특성값을 센싱하는 타이밍 컨트롤러를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 서브픽셀은 발광 소자와, 발광 소자를 발광시키기 위한 구동 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터와, 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터와, 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 특성값 센싱 회로는 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기와, 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터와, 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치와, 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 온도 센서는 디스플레이 패널을 복수의 블록으로 분할하고, 분할된 복수의 블록별로 온도를 측정한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 대표 온도는 디스플레이 패널의 최초 온도와 현재 시점에서의 온도를 연결하고 그 중간값으로 결정한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 대표 온도는 디스플레이 패널의 최초 온도에서 현재 시점까지 측정된 온도를 모두 합산하고, 측정 횟수로 나눈 평균값으로 결정한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 시점은 대표 온도에 대응되는 상기 특성값 변동 기울기를 반영하여, 서브픽셀에 위치하는 구동 트랜지스터가 포화 상태인 시점으로 결정된다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 센싱 시점은 서브픽셀의 색상마다 다르게 결정된다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치는 대표 온도, 특성값 변동 기울기, 및 센싱 시점이 룩업 테이블의 형태로 저장된 메모리를 더 포함한다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 타이밍 컨트롤러는 센싱 시점에 센싱된 서브픽셀의 특성값에 따라, 해당하는 서브픽셀의 휘도를 보상하는 보상 회로를 더 포함한다.

본 명세서의 다른 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법은 복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 복수의 서브픽셀에 대한 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역에 대한 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 온도 프로파일을 생성하는 단계와, 디스플레이 패널의 대표 온도를 결정하는 단계와, 대표 온도에 해당하는 특성값 변동 기울기를 검출하는 단계와, 특성값 변동 기울기에 해당하는 센싱 시점을 결정하는 단계와, 센싱 시점에 해당하는 서브픽셀의 특성값을 센싱하는 단계와, 센싱 특성값에 따라 휘도를 보상하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 실시예들에 따르면, 디스플레이 장치의 사용 환경을 고려하여, 구동 트랜지스터의 특성값을 효과적으로 센싱하고 보상할 수 있는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 시간에 따른 온도 프로파일을 반영하여 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점 또는 보상값을 제어하는 디스플레이 장치 및 구동 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 개시된 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예들은 위에서 언급되지 않은 또 다른 효과를 발생시킬 수 있으며, 이는 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이고,
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이고,
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이고,
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 열화에 따라 센싱 특성값 및 특성값의 센싱 시점이 변화되는 현상을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 시간에 따른 디스플레이 패널의 온도 프로파일의 예시를 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 블록 단위로 온도를 측정하기 위해서 디스플레이 패널을 블록 단위로 구분하는 경우의 예시를 나타낸 도면이고,
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 구동 트랜지스터의 특성값 변동에 따른 서브픽셀의 휘도 변화를 나타낸 그래프이고,
도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 서브픽셀의 색상에 따른 구동 트랜지스터의 특성값 변동을 나타낸 그래프이고,
도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 대표 온도에 따라 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점을 결정하는 룩업 테이블의 예시를 나타낸 도면이고,
도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 대표 온도에 따라 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점을 변경하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.

본 명세서의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 명세서는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 명세서의 개시가 완전하도록 하며, 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 명세서는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 명세서가 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~상에", "~상부에", "~하부에", "~옆에" 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간 적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.

신호의 흐름 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, "A 노드에서 B 노드로 신호가 전달된다"는 경우에도, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않은 이상, A 노드에서 다른 노드를 경유하여 B 노드로 신호가 전달되는 경우를 포함할 수 있다.

제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 명세서의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.

본 명세서의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 복수의 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)이 연결되고, 복수의 서브픽셀(SP)이 매트릭스 형태로 배열된 디스플레이 패널(110), 복수의 게이트 라인(GL)에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로(120), 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 전압을 공급하는 데이터 구동 회로(130), 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)를 제어하는 타이밍 컨트롤러(140), 및 디스플레이 패널(110)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(150)를 포함할 수 있다.

디스플레이 패널(110)은 복수의 게이트 라인(GL)을 통해 게이트 구동 회로(120)에서 전달되는 스캔 신호와 복수의 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)에서 전달되는 데이터 전압을 기반으로 영상을 표시한다.

액정 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 두 장의 기판 사이에 형성된 액정층을 포함하며, TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 공지된 어떠한 모드로도 동작될 수 있을 것이다. 반면, 전계 발광 디스플레이의 경우, 디스플레이 패널(110)은 전면 발광(Top Emission) 방식, 배면 발광(Bottom Emission) 방식 또는 양면 발광(Dual Emission) 방식 등으로 구현될 수 있을 것이다.

디스플레이 패널(110)은 복수의 픽셀이 매트릭스 형태로 배열될 수 있으며, 각 픽셀은 서로 다른 컬러의 서브픽셀(SP), 예를 들어 화이트 서브픽셀, 레드 서브픽셀, 그린 서브픽셀, 및 블루 서브픽셀로 이루어지며, 각 서브픽셀(SP)은 복수의 데이터 라인(DL)과 복수의 게이트 라인(GL)에 의해 정의될 수 있다.

하나의 서브픽셀(SP)은 하나의 데이터 라인(DL)과 하나의 게이트 라인(GL)에 의해 형성된 영역에 배치된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT), 데이터 전압에 따라 발광하는 발광 다이오드와 같은 발광 소자, 발광 소자에 전기적으로 연결되어 전압을 유지시키기 위한 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)가 화이트(W), 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 4개 서브픽셀(SP)로 이루어지는 경우, 2,160 개의 게이트 라인(GL)과 4개의 서브픽셀(WRGB)에 각각 연결되는 3,840 개의 데이터 라인(DL)에 의해, 모두 3,840 X 4 = 15,360 개의 데이터 라인(DL)이 구비될 수 있으며, 이들 게이트 라인(GL)과 데이터 라인(DL)에 의해 형성된 영역에 각각 서브픽셀(SP)이 배치될 것이다.

게이트 구동 회로(120)는 컨트롤러(140)에 의해 제어되는데, 디스플레이 패널(110)에 배치된 복수의 게이트 라인(GL)으로 스캔 신호를 순차적으로 출력함으로써 복수의 서브픽셀(SP)에 대한 구동 타이밍을 제어한다.

2,160 X 3,840 의 해상도를 가지는 디스플레이 장치(100)에서, 2,160 개의 게이트 라인(GL)에 대하여 제 1 게이트 라인으로부터 제 2,160 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 2,160상(2,160 phase) 구동이라 할 수 있다. 또는, 제 1 게이트 라인으로부터 제 4 게이트 라인까지 순차적으로 스캔 신호를 출력한 다음, 제 5 게이트 라인으로부터 제 8 게이트 라인까지 스캔 신호를 순차적으로 출력하는 경우와 같이, 4개의 게이트 라인(GL)을 단위로 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 4상 구동이라고 한다. 즉, N개의 게이트 라인(GL) 마다 순차적으로 스캔 신호를 출력하는 경우를 N상 구동이라고 할 수 있다.

이 때, 게이트 구동 회로(120)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(Gate Driving Integrated Circuit; GDIC)를 포함할 수 있으며, 구동 방식에 따라 디스플레이 패널(110)의 일 측에만 위치할 수도 있고 양 측에 위치할 수도 있다. 또는, 게이트 구동 회로(120)가 디스플레이 패널(110)의 베젤(Bezel) 영역에 직접 형성된 GIP(Gate In Panel) 형태로 구현될 수도 있다.

데이터 구동 회로(130)는 타이밍 컨트롤러(140)로부터 디지털 영상 데이터(DATA)를 수신하고, 수신된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로그 형태의 데이터 전압으로 변환한다. 그런 다음, 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호가 인가되는 타이밍에 맞춰 데이터 전압을 각각의 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 데이터 라인(DL)에 연결된 각 서브픽셀(SP)은 데이터 전압에 해당하는 밝기의 발광 신호를 디스플레이 한다.

마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(Source Driving Integrated Circuit; SDIC)를 포함할 수 있으며, 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 TAB (Tape Automated Bonding) 방식 또는 COG (Chip On Glass) 방식으로 디스플레이 패널(110)의 본딩 패드(Bonding Pad)에 연결되거나 디스플레이 패널(110) 상에 직접 배치될 수 있다.

경우에 따라서, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 디스플레이 패널(110)에 집적화되어 배치될 수도 있다. 또한, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 COF (Chip On Film) 방식으로 구현될 수 있으며, 이 경우에, 각 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 회로 필름 상에 실장 되어, 회로 필름을 통해 디스플레이 패널(110)의 데이터 라인(DL)과 전기적으로 연결될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)에 여러 가지 제어 신호를 공급하며, 게이트 구동 회로(120)와 데이터 구동 회로(130)의 동작을 제어한다. 즉, 타이밍 컨트롤러(140)는 각 프레임에서 구현하는 타이밍에 따라 게이트 구동 회로(120)가 스캔 신호를 출력하도록 제어하고, 다른 한편으로는 외부에서 수신한 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)에 전달한다.

이 때, 타이밍 컨트롤러(140)는 디지털 영상 데이터(DATA)와 함께 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync), 데이터 인에이블 신호(Data Enable; DE), 메인 클럭 신호(MCLK) 등을 포함하는 여러 가지 타이밍 신호를 외부(예, 호스트 시스템)로부터 수신한다. 이에 따라, 타이밍 컨트롤러(140)는 외부로부터 수신한 여러 가지 타이밍 신호를 이용하여 제어 신호를 생성하고, 이를 게이트 구동 회로(120) 및 데이터 구동 회로(130)로 전달한다.

예를 들어, 타이밍 컨트롤러(140)는 게이트 구동 회로(120)를 제어하기 위해서, 게이트 스타트 펄스(Gate Start Pulse; GSP), 게이트 클럭(Gate Clock; GCLK), 게이트 출력 인에이블 신호(Gate Output Enable; GOE) 등을 포함하는 여러 가지 게이트 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 게이트 스타트 펄스(GSP)는 게이트 구동 회로(120)를 구성하는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)가 동작을 시작하는 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 클럭(GCLK)은 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)에 공통으로 입력되는 클럭 신호로서, 스캔 신호의 시프트 타이밍을 제어한다. 또한, 게이트 출력 인에이블 신호(GOE)는 하나 이상의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)의 타이밍 정보를 지정한다.

또한, 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)를 제어하기 위하여, 소스 스타트 펄스(Source Start Pulse; SSP), 소스 샘플링 클럭(Source Sampling Clock; SCLK), 소스 출력 인에이블 신호(Source Output Enable; SOE) 등을 포함하는 각종 데이터 제어 신호를 출력한다. 여기에서, 소스 스타트 펄스(SSP)는 데이터 구동 회로(130)를 구성하는 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 데이터 샘플링을 시작하는 타이밍을 제어한다. 소스 샘플링 클럭(SCLK)은 소스 구동 집적 회로(SDIC)에서 데이터를 샘플링하는 타이밍을 제어하는 클럭 신호이다. 소스 출력 인에이블 신호(SOE)는 데이터 구동 회로(130)의 출력 타이밍을 제어한다.

온도 센서(150)는 디스플레이 패널(110)의 일부 영역 또는 전체 영역의 온도를 측정하기 위해서, 디스플레이 패널(110)에서 영상을 표시하지 않는 베젤 영역 또는 회로 영역 내의 임의의 위치에 배치될 수 있으며, 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있다. 온도 센서(150)에서 센싱된 온도 값은 타이밍 컨트롤러(140)에 전달되고, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱된 온도 값에 따라 디지털 영상 데이터(DATA)를 보상하고, 보상된 디지털 영상 데이터를 데이터 구동 회로(130)를 통해 디스플레이 패널(110)에 공급할 수 있다.

이러한 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110), 게이트 구동 회로(120), 데이터 구동 회로(130) 등으로 각종 전압 또는 전류를 공급해주거나, 공급할 각종 전압 또는 전류를 제어하는 파워 관리 집적 회로를 더 포함할 수 있다.

한편, 각각의 서브픽셀(SP)에는 발광 소자가 배치될 수 있다. 예를 들어, 전계 발광 디스플레이 장치는 각각의 서브픽셀(SP)에 발광 다이오드(EL)와 같은 발광 소자를 포함하며, 데이터 전압에 따라 발광 소자에 흐르는 전류를 제어함으로써 영상을 표시할 수 있다.

도 2는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 시스템 예시도이다.

도 2를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 데이터 구동 회로(130)에 포함된 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF 등) 중에서 COF (Chip On Film) 방식으로 구현되고, 게이트 구동 회로(120)가 다양한 방식들(TAB, COG, COF, GIP 등) 중에서 GIP (Gate In Panel) 형태로 구현된 경우를 나타낸 것이다.

게이트 구동 회로(120)가 GIP 형태로 구현되는 경우, 게이트 구동 회로(120)에 포함된 복수의 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 디스플레이 패널(110)의 비표시 영역에 직접 형성될 수 있다. 이 때, 게이트 구동 집적 회로(GDIC)는 비표시 영역에 배치된 게이트 구동 관련 신호 배선을 통해, 스캔 신호(SCAN)의 생성에 필요한 각종 신호(클럭 신호, 게이트 하이 신호, 게이트 로우 신호 등)를 공급받을 수 있다.

마찬가지로, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 하나 이상의 소스 구동 집적 회로(SDIC)는 각각 소스 필름(SF) 상에 실장될 수 있으며, 소스 필름(SF)의 일측은 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 소스 필름(SF)의 상부에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 디스플레이 패널(110)을 전기적으로 연결하기 위한 배선들이 배치될 수 있다.

이러한 디스플레이 장치(100)는 복수의 소스 구동 집적 회로(SDIC)와 다른 장치들 간의 회로적인 연결을 위해서, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(Source Printed Circuit Board; SPCB)과, 제어 부품들 및 각종 전기 장치들을 실장하기 위한 컨트롤 인쇄 회로 기판(Control Printed Circuit Board; CPCB)을 포함할 수 있다.

이 때, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)에는 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)의 타측이 연결될 수 있다. 즉, 소스 구동 집적 회로(SDIC)가 실장된 소스 필름(SF)은 일측이 디스플레이 패널(110)과 전기적으로 연결되고, 타측이 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 전기적으로 연결될 수 있다.

컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)에는 타이밍 컨트롤러(140)와 파워 관리 집적 회로(Power Management IC; PMIC, 150)가 실장될 수 있다. 타이밍 컨트롤러(140)는 데이터 구동 회로(130)와 게이트 구동 회로(120)의 동작을 제어할 수 있다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 패널(110), 데이터 구동 회로(130) 및 게이트 구동 회로(120) 등으로 구동 전압이나 전류를 공급할 수도 있고, 공급되는 전압이나 전류를 제어할 수 있다.

적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 적어도 하나의 연결 부재를 통해 회로적으로 연결될 수 있으며, 연결 부재는 예를 들어, 플렉서블 인쇄 회로(Flexible Printed Circuit; FPC), 플렉서블 플랫 케이블(Flexible Flat Cable; FFC) 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 적어도 하나의 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)과 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)은 하나의 인쇄 회로 기판으로 통합되어 구현될 수도 있다.

디스플레이 장치(100)는 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB)과 전기적으로 연결된 세트 보드(Set Board, 170)를 더 포함할 수 있다. 이 때, 세트 보드(170)는 파워 보드(Power Board)라고 할 수도 있다. 이러한 세트 보드(170)에는 디스플레이 장치(100)의 전체 파워를 관리하는 메인 파워 관리 회로(Main Power Management Circuit; M-PMC, 160)가 존재할 수 있다. 메인 파워 관리 회로(160)는 파워 관리 집적 회로(150)와 연동될 수 있다.

위와 같은 구성으로 이루어진 디스플레이 장치(100)의 경우, 구동 전압은 세트 보드(170)에서 발생되어 컨트롤 인쇄 회로 기판(CPCB) 내의 파워 관리 집적 회로(150)로 전달된다. 파워 관리 집적 회로(150)는 디스플레이 구동 또는 특성값 센싱에 필요한 구동 전압을 플렉서블 인쇄 회로(FPC), 또는 플렉서블 플랫 케이블(FFC)을 통해 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달한다. 소스 인쇄 회로 기판(SPCB)으로 전달된 구동 전압은 소스 구동 집적 회로(SDIC)를 통해 디스플레이 패널(110) 내의 특정 서브픽셀(SP)을 발광하거나 센싱하기 위해 공급된다.

이 때, 디스플레이 장치(100) 내의 디스플레이 패널(110)에 배열된 각 서브픽셀(SP)은 발광 소자와, 이를 발광시키기 위한 구동 트랜지스터 등의 회로 소자로 구성될 수 있다.

각 서브픽셀(SP)을 구성하는 회로 소자의 종류 및 개수는, 제공 기능 및 설계 방식 등에 따라 다양하게 정해질 수 있다.

도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서 서브픽셀을 구성하는 회로의 예시도면이다.

도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 서브픽셀(SP)은 하나 이상의 트랜지스터와 커패시터를 포함할 수 있으며, 발광 소자가 배치될 수 있다.

예를 들어, 서브픽셀(SP)은 구동 트랜지스터(DRT), 스위칭 트랜지스터(SWT), 센싱 트랜지스터(SENT), 스토리지 커패시터(Cst), 및 발광 다이오드(EL)를 포함할 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)는 제 1 노드(N1), 제 2 노드(N2), 및 제 3 노드(N3)를 가진다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 되면, 데이터 라인(DL)을 통해 데이터 구동 회로(130)로부터 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 게이트 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 발광 다이오드(EL)의 애노드(Anode) 전극과 전기적으로 연결될 수 있으며, 소스 노드 또는 드레인 노드일 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 3 노드(N3)는 구동 전압(EVDD)이 인가되는 구동 전압 라인(DVL)과 전기적으로 연결되며, 드레인 노드 또는 소스 노드일 수 있다.

이 때, 디스플레이 구동 기간에는 구동 전압 라인(DVL)으로 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)이 공급될 수 있는데, 예를 들어, 영상을 디스플레이 하는데 필요한 구동 전압(EVDD)은 27V일 수 있다.

스위칭 트랜지스터(SWT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 데이터 라인(DL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 스캔 신호(SCAN)에 따라 동작한다. 또한, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온되는 경우에는 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 데이터 전압(Vdata)을 구동 트랜지스터(DRT)의 게이트 노드에 전달함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 동작을 제어하게 된다.

센싱 트랜지스터(SENT)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 기준 전압 라인(RVL) 사이에 전기적으로 연결되며, 게이트 라인(GL)이 게이트 노드에 연결되어 게이트 라인(GL)을 통해 공급되는 센스 신호(SENSE)에 따라 동작한다. 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되는 경우에는 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압(Vref)이 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 전달된다.

즉, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압을 제어하게 되고, 이로 인해 발광 다이오드(EL)를 발광시키기 위한 전류가 공급될 수 있도록 한다.

이러한 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)의 게이트 노드는 하나의 게이트 라인(GL)에 함께 연결될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결될 수도 있다. 여기에서는 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 서로 다른 게이트 라인(GL)에 연결된 구조를 예시로 나타낸 것이며, 이 경우에는 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 독립적으로 제어할 수 있다.

반면, 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)가 하나의 게이트 라인(GL)에 연결된 경우에는 하나의 게이트 라인(GL)을 통해 전달되는 스캔 신호(SCAN) 또는 센스 신호(SENSE)에 의해 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 제어할 수 있으며, 서브픽셀(SP)의 개구율(aperture ratio)이 증가할 수 있다.

한편, 서브픽셀(SP)에 배치된 트랜지스터는 n-타입 트랜지스터뿐만 아니라 p-타입 트랜지스터로 이루어질 수 있는데, 여기에서는 n-타입 트랜지스터로 구성된 경우를 예시로 나타내고 있다.

스토리지 커패시터(Cst)는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 전기적으로 연결되며, 한 프레임 동안 데이터 전압(Vdata)을 유지시켜준다.

이러한 스토리지 커패시터(Cst)는, 구동 트랜지스터(DRT)의 유형에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 3 노드(N3) 사이에 연결될 수도 있다. 발광 다이오드(EL)의 애노드 전극은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)와 전기적으로 연결될 수 있으며, 발광 다이오드(EL)의 캐소드(Cathode) 전극으로 기저 전압(EVSS)이 인가될 수 있다.

여기에서, 기저 전압(EVSS)은 그라운드 전압이거나 그라운드 전압보다 높거나 낮은 전압일 수 있다. 또한, 기전 전압(EVSS)은 구동 상태에 따라 가변될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이 구동 시점의 기저 전압(EVSS)과 센싱 구동 시점의 기저 전압(EVSS)이 서로 다르게 설정될 수 있다.

위에서 예를 들어 설명한 서브픽셀(SP)의 구조는 3T(Transistor) 1C (Capacitor) 구조로서, 설명을 위한 예시일 뿐, 1개 이상의 트랜지스터를 더 포함하거나, 경우에 따라서는, 1개 이상의 커패시터를 더 포함할 수도 있다. 또는, 복수의 서브픽셀(SP) 각각이 동일한 구조로 되어 있을 수도 있고, 복수의 서브픽셀(SP) 중 일부는 다른 구조로 되어 있을 수도 있다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어, 문턱 전압이나 이동도를 효과적으로 센싱하기 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전압에 의해 흐르는 전류를 측정하는 방법을 사용할 수 있는데, 이를 전류 센싱이라고 한다.

즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간에 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전압에 의해 흐르는 전류를 측정함으로써, 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이나 특성값의 변화를 알아낼 수 있다.

이 때, 기준 전압 라인(RVL)은 기준 전압(Vref)을 전달해주는 역할 뿐만 아니라, 서브픽셀 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 센싱 라인의 역할도 하기 때문에, 기준 전압 라인(RVL)을 센싱 라인이라고 할 수 있다.

보다 구체적으로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1) 전압과 제 2 노드(N2) 전압의 차이(예: Vdata - Vref)에 대응될 수 있다.

이러한 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱은 예컨대, 데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로에 의해 수행될 수 있다.

도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 예시로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 데이터 구동 회로(130)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하기 위한 특성값 센싱 구간에서 데이터 라인(DL)을 통해 센싱용 데이터 전압을 공급하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압을 공급할 수 있다. 예를 들어, 데이터 라인(DL)을 통해 공급되는 센싱용 데이터 전압은 14V일 수 있으며, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 공급되는 센싱용 기준 전압은 4V일 수 있다.

이로 인해 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)와 제 2 노드(N2) 사이에 전압 차이가 형성되므로, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전될 수 있다.

이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 구간 동안 구동 전압 라인(DVL)을 통해 공급되는 구동 전압(EVDD)은 디스플레이 패널(110)에 영상을 디스플레이하는 디스플레이 구동 기간 동안 공급되는 구동 전압과 같을 수도 있고, 이보다 낮을 수도 있다.

데이터 구동 회로(130)에 포함된 특성값 센싱 회로(134)는 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하량을 센싱하고, 센싱된 전하량에 따른 센싱 특성값(Vsen)을 출력한다.

특성값 센싱 회로(134)에서 출력된 센싱 특성값(Vsen)은 타이밍 컨트롤러(140)로 전달될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(140)는 센싱 특성값(Vsen)으로부터 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화를 판단한다.

구동 트랜지스터(DRT)의 특성값에 변화가 있는 경우에, 타이밍 컨트롤러(140)는 특성값의 변화 정도에 따라 보상된 데이터 전압(Vdata)이 해당 서브픽셀(SP)로 공급되도록 함으로써, 해당 서브픽셀(SP)의 휘도 불균일을 방지할 수 있도록 한다.

이러한 특성값 센싱 회로(134)는 다양한 구조로 구성될 수 있으나, 예를 들어, 피드백 캐패시터(Cfb)와 증폭기(Amp)로 구성될 수 있으며, 피드백 캐패시터(Cfb)의 초기화를 위한 초기화 스위치(SW1)와, 센싱 특성값(Vsen)의 샘플링을 위한 샘플링 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.

증폭기(Amp)는 비반전 입력 단자(+)에 비교 기준 전압(Vpre)이 인가되고, 반전 입력 단자(-)가 기준 전압 라인(RVL)과 연결될 수 있다. 그리고, 증폭기(Amp)의 반전 입력 단자(-)와 출력 단자 사이에 피드백 캐패시터(Cfb)와 초기화 스위치(SW1)가 병렬로 연결될 수 있다.

따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하가 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되도록 함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화에 따라 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량의 변화를 센싱할 수 있다.

이 때, 증폭기(Amp)는 피드백 캐패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 클 수록 (-) 방향의 값을 출력하므로, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 그에 따라 센싱 전압(Vsen)이 증가할 수 있다.

한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서는 기준이 되는 센싱 전압을 미리 저장하고 있는 메모리, 그리고 메모리에 저장된 기준 센싱 전압과 특성값 센싱 회로(134)에서 측정된 센싱 특성값(Vsen)을 비교함으로써, 센싱 특성값(Vsen)의 편차를 보상해주는 보상 회로를 포함할 수 있다.

메모리와 보상 회로는 타이밍 컨트롤러(140)에 내장될 수 있다.

보상 회로에 의해 산출된 보상값은 메모리에 저장될 수 있으며, 타이밍 컨트롤러(140)는 보상 회로 의해 산출된 보상값을 이용하여 디지털 영상 데이터(DATA)를 변경하고, 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있을 것이다.

이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 변경된 디지털 영상 데이터(DATA)를 아날로드 데이터 전압(Vdata)으로 변환하고, 이를 해당하는 데이터 라인(DL)으로 출력함으로써, 해당 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱전압 편차, 이동도 편차)를 보상할 수 있다.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 예시적인 보상 회로를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 편차를 보상하기 위해서 각 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화를 센싱할 필요가 있다. 이를 위해서, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 보상 회로는 3T1C 구조 또는 이에 기반하여 변형된 구조를 갖는 서브픽셀(SP)에 대하여 센싱 구간에 서브픽셀(SP) 내 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화를 센싱하기 위한 구성들을 포함할 수 있다.

구체적으로, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 센싱 구간에서 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 또는 특성값의 변화는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압(예: Vdata - Vth)으로 반영될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압은 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온 상태인 경우, 기준 전압 라인(RVL)의 전압에 대응될 수 있다. 또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 의해, 기준 전압 라인(RVL) 상의 라인 커패시터(Cline)가 충전될 수 있으며, 라인 커패시터(Cline)에 충전된 센싱 전압(Vsen)의해 기준 전압 라인(RVL)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압에 대응되는 전압을 가질 수 있다.

이러한 디스플레이 장치(100)의 보상 회로는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압과 대응되는 기준 전압 라인(RVL)의 전압을 측정하여 디지털 값으로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)와, 특성값 센싱을 위한 스위치 회로(SAM, SPRE)를 포함할 수 있다.

센싱 구동을 제어하는 스위치 회로(SAM, SPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 센싱용 기준 전압 공급 노드(Npres) 사이의 연결을 제어하는 센싱용 기준 스위치(SPRE)와, 각 기준 전압 라인(RVL)과 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 간의 연결을 제어하는 샘플링 스위치(SAM)를 포함할 수 있다. 여기에서, 센싱용 기준 스위치(SPRE)는 센싱 구동을 제어하는 스위치이며, 센싱용 기준 스위치(SPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)으로 공급되는 기준 전압(Vref)은 센싱용 기준 전압(VpreS)이 된다.

또한, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱을 위한 스위치 회로는 영상 구동을 제어하는 영상 구동용 기준 스위치(RPRE)를 포함할 수 있다. 영상 구동용 기준 스위치(RPRE)는 각 기준 전압 라인(RVL)과 기준 전압(Vref)이 공급되는 영상 구동용 기준 전압 공급 노드(Nprer) 사이의 연결을 제어할 수 있다. 영상 구동용 기준 스위치(RPRE)는 영상 구동에 이용되는 스위치로서, 영상 구동용 기준 스위치(RPRE)에 의해 기준 전압 라인(RVL)에 공급되는 기준 전압(Vref)은 영상 구동용 기준 전압(VpreR)에 해당한다.

이 때, 센싱용 기준 스위치(SPRE)와 영상 구동용 기준 스위치(RPRE)는 별도로 구비될 수도 있고, 하나로 통합되어 구현될 수도 있을 것이다. 센싱용 기준 전압(VpreS)과 영상 구동용 기준 전압(VpreR)은 동일한 전압 값일 수도 있고, 다른 전압 값일 수도 있다.

디스플레이 장치(100)의 보상 회로는 아날로그 디지털 컨버터(ADC)에서 출력되는 센싱 값을 저장하거나 기준 문턱전압을 미리 저장하고 있는 메모리(MEM), 및 센싱 값과 메모리(MEM)에 저장된 기준 문턱전압을 비교하여 특성값의 편차를 보상해주는 보상 값을 산출하는 보상기(COMP)가 컨트롤러(140)에 포함될 수 있다. 이 때, 보상기(COMP)에 의해 산출된 보상 값은 메모리(MEM)에 저장될 수 있다.

타이밍 컨트롤러(140)는 보상기(COM)에서 산출된 보상 값을 이용하여 데이터 구동 회로(130)에 공급할 디지털 신호 형태의 데이터 전압(DATA)을 변경하고, 변경된 데이터 전압(DATA_comp)을 데이터 구동 회로(130)로 출력할 수 있다. 이에 따라, 데이터 구동 회로(130)는 디지털 아날로그 컨버터(DAC)를 통해 변경된 데이터 전압(DATA_comp)을 아날로그 신호 형태의 데이터 전압(Vdata_comp)으로 변환하고, 변환된 데이터 전압(Vdata_comp)을 출력 버퍼(BUF)를 통해 해당 데이터 라인(DL)으로 출력할 수 있다. 그 결과, 해당 서브픽셀(SP) 내의 구동 트랜지스터(DRT)에 대한 특성값 편차(문턱전압 편차, 또는 이동도 편차)가 보상될 수 있다.

한편, 데이터 구동 회로(130)는 래치 회로, 디지털 아날로그 컨버터(DAC), 및 출력 버퍼(BUF) 등을 포함하는 데이터 전압 출력 회로(400)를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)을 더 포함할 수 있다. 반면, 아날로그 디지털 컨버터(ADC) 및 각종 스위치들(SAM, SPRE, RPRE)은 데이터 구동 회로(130)의 외부에 위치할 수도 있을 것이다.

또한, 보상기(COMP)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 존재할 수도 있지만, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 포함될 수도 있으며, 메모리(MEM)는 타이밍 컨트롤러(140)의 외부에 위치할 수도 있고, 타이밍 컨트롤러(140)의 내부에 레지스터 형태로 구현될 수도 있을 것이다.

도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서, 구동 트랜지스터의 문턱 전압 센싱을 위한 신호 타이밍 다이어그램이다.

도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱은 초기화 단계(Initial), 트래킹 단계(Tracking), 및 샘플링 단계(Sampling)로 진행될 수 있다.

이 때, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서 스위칭 트랜지스터(SWT)와 센싱 트랜지스터(SENT)를 동시에 턴-온 및 턴-오프시키기 때문에, 하나의 게이트 라인(GL)을 통해서 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 함께 인가될 수도 있고, 서로 다른 게이트 라인(GL)을 통해 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)를 동일한 시점에 인가할 수도 있다.

초기화 단계(Initial)은 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱을 위해서, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)를 센싱용 기준 전압(Vref)으로 충전하는 구간으로서, 게이트 라인(GL)을 통해 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 인가될 수 있다.

트래킹 단계(Tracking)은 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)에 대한 충전이 완료된 후에, 스토리지 커패시터(Cst)에 전하가 충전되도록 하는 구간이다.

샘플링 단계(Sampling)는 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)가 충전된 이후에, 특성값 센싱 회로(134)를 통해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하에 의해 흐르는 전류를 검출하는 구간이다.

초기화 단계(Initial)에서 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 동시에 인가되면, 스위칭 트랜지스터(SWT)가 턴-온 상태가 된다. 이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 1 노드(N1)는 문턱 전압(Vth) 센싱을 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)으로 초기화 된다.

또한, 턴-온 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)에 의해, 센싱 트랜지스터(SENT)도 턴-온 상태가 되고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 센싱용 기준 전압(Vref)이 인가되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 센싱용 기준 전압(Vref)으로 초기화 된다.

트래킹 단계(Tracking)는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 트래킹하는 단계이다. 즉, 트래킹 단계에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 반영하는 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압을 트래킹 한다. 이를 위해서, 트래킹 단계(Tracking)에서는 스위칭 트랜지스터(SWT) 와 센싱 트랜지스터(SENT)를 턴-온 상태로 유지하고, 기준 전압 라인(RVL)을 통해 인가되는 센싱용 기준 전압(Vref)를 차단한다.

이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)는 플로팅 되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 센싱용 기준 전압(Vref)에서부터 상승하기 시작한다. 이 때, 센싱 트랜지스터(SENT)가 턴-온되어 있기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압 상승은 기준 전압 라인(RVL)의 전압 상승으로 이어진다.

이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-온된 상태에서는 피드백 커패시터(Cfb)에 전하가 충전되지 않는다.

이 과정에서 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2) 전압은 상승하다가 포화 상태(Saturation)가 된다. 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)가 포화 상태에 도달한 시점의 포화 전압은 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱용 데이터 전압(Vdata_sen)과 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)과의 차이(Vdata_sen - Vth)에 해당될 것이다.

샘플링 단계(Sampling)에서는 게이트 라인(GL)에는 하이 레벨의 스캔 신호(SCAN)와 센스 신호(SENSE)가 유지되고, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프되고, 샘플링 스위치(SW2)가 턴-온 상태를 유지한다. 이 때, 특성값 센싱 회로(134)의 초기화 스위치(SW1)가 턴-오프 상태이기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 스토리지 커패시터(Cst)에 충전된 전하는 특성값 센싱 회로(134)의 피드백 커패시터(Cfb)가 충전되게 된다.

특성값 센싱 회로(134)의 증폭기(Amp)는 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량에 따라 센싱 특성값(Vsen)을 출력하는데, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전된 전하량이 클수록 (-) 방향의 값을 출력하게 된다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)의 열화로 인해 스토리지 커패시터(Cst)에 충전되는 전하량이 감소하면, 피드백 커패시터(Cfb)에 충전되는 전하량이 감소하고, 그 결과 증폭기(Apm)는 열화 전보다 증가된 센싱 특성값(Vsen)을 출력하게 된다. 이렇게 출력된 센싱 특성값(Vsen)을 이용하여 구동 트랜지스터(DRT)의 열화를 센싱할 수 있다.

도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 구동 트랜지스터의 열화에 따라 센싱 특성값 및 특성값의 센싱 시점이 변화되는 현상을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 기준 전압 라인(RVL)에 인가되는 기준 전압(Vref)이 고정되어 있는 상황에서, 디스플레이 장치(100)의 구동 시간 또는 온도 변화로 인해 구동 트랜지스터(DRT)가 열화(Degradation)될 수 있다. 구동 트랜지스터(DRT)가 열화되면, 문턱 전압(Vth)의 분포가 증가할 수 있고, 이에 따라 센싱 특성값(Vsen)의 포화 전압이 Vsat1 에서 Vsat2로 변경될 수 있다.

여기에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 구동 시간이 길어짐에 따라 열화가 진행되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 분포가 전제적으로 포지티브(Positive) 방향으로 이동하는 경우를 나타내었다. 이와 같이, 문턱 전압(Vth)의 분포가 변화됨에 따라, 문턱 전압(Vth)의 평균값, 하한값, 및 상한값이 우측 상향으로 이동하게 된다.

그 결과, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압이 포화되는 시간이 Tsat1 에서 Tsat2로 지연된다. 따라서, 구동 트랜지스터(DRT)가 열화되기 이전에는 문턱 전압(Vth)을 센싱하기 위한 센싱 시점(Tsen)에서 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 포화 상태이었으나, 구동 트랜지스터(DRT)가 열화된 경우에는 동일한 센싱 시점(Tsen)에 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 포화되지 않았기 때문에, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 센싱에 오류가 발생한다.

즉, 구동 트랜지스터(DRT)가 열화된 경우에는 문턱 전압(Vth)의 분포를 고려하여, 구동 트랜지스터(DRT)가 포화된 상태에서 문턱 전압(Vth)을 센싱할 수 있도록 센싱 시점(Tsen)을 변경하여야 한다.

한편, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값은 문턱 전압(Vth)뿐만 아니라, 이동도 등을 포함할 수도 있으므로, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도가 변화되거나, 다른 특성의 변화로 인해 센싱 특성값(Vsen)의 포화 시점이 변경되는 경우에는 마찬가지 현상이 나타날 것이다.

본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)는 사용 시간에 따른 온도 프로파일을 반영하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 시점(Tsen) 또는 보상값을 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 센싱하고 보상할 수 있도록 한다.

도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 디스플레이 패널(110)의 온도 프로파일을 생성하는 단계(S100), 대표 온도를 결정하는 단계(S200), 대표 온도에 해당하는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 검출하는 단계(S300), 특성값 변동 기울기(delta Vth)에 해당하는 센싱 시점(Tsen)을 결정하는 단계(S400), 결정된 센싱 시점(Tsen)에 특성값을 센싱하는 단계(S500), 및 센싱 특성값(Vsen)에 따라 휘도를 보상하는 단계(S600)를 포함할 수 있다.

디스플레이 패널(110)의 온도 프로파일을 생성하는 단계(S100)는 일정한 시간 주기 또는 불규칙한 시간 주기에 따라 디스플레이 패널(110)의 온도를 측정함으로써, 시간에 따른 디스플레이 패널(110)의 온도 변화를 나타내는 온도 프로파일을 생성하는 과정이다.

이를 위해서, 디스플레이 장치(100)의 타이밍 컨트롤러(140)는 온도 센서(150)에서 측정된 디스플레이 패널(110)의 온도를 전달받아, 측정 시간과 측정 온도를 내부의 메모리에 저장할 수 있다. 따라서, 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 최초 온도 측정 시점으로부터 시간에 따라 연속된 온도 곡선의 형태로 온도 프로파일을 생성할 수 있다.

대표 온도를 결정하는 단계(S200)는 일정한 시간 구간에 대한 디스플레이 패널(110)의 온도 프로파일 곡선으로부터, 현재 시점에 디스플레이 패널(110)의 온도를 대표할 수 있는 대표 온도를 결정하는 과정이다.

이 때, 디스플레이 패널(110)의 대표 온도는 현재 시점에서 온도 센서(150)를 통해 측정된 온도일 수도 있지만, 디스플레이 패널(110)의 온도는 시간에 따라 증가할 수도 있고 감소할 수도 있기 때문에, 일정한 시간 구간에서 디스플레이 패널(110)의 온도 변화 동향을 고려해서 결정할 수도 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(110)의 온도가 일정 시간 구간에서 기준 온도(예를 들어, 25℃)로부터 증가와 감소를 반복하는 경우에는 최초 시점에서의 온도(예를 들어, 25℃)와 현재 시점에서의 온도를 연결하고 그 중간값을 대표 온도로 결정할 수 있다.

또는, 최초 시점에서부터 현재 시점까지 측정된 디스플레이 패널(110)의 온도를 모두 합산하고, 측정 횟수로 나눈 평균값을 대표 온도로 결정할 수도 있을 것이다.

도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에서, 시간에 따른 디스플레이 패널의 온도 프로파일의 예시를 나타낸 그래프이다.

도 8을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100) 구동 방법에서, 시간에 따른 디스플레이 패널(110)의 온도 프로파일은 최초 시점(0시)에 25℃의 온도에서 시작하여 약 200 시간까지 온도가 상승하다가 200 시간부터 약 400 시간까지는 온도가 감소하고, 다시 그로부터 500 시간까지는 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다.

이러한 온도 프로파일을 나타내는 경우, 최초 온도(25℃)와 500 시간 사용 시점에서의 온도(25℃)가 동일하고, 그 중간에 25℃ 보다 높은 구간과 25℃ 보다 낮은 구간이 함께 존재하기 때문에, 500 시간의 사용 시점에서의 대표 온도(Tr)는 25℃로 결정할 수 있을 것이다.

또한, 이 경우에는 최초 시점에서의 온도(25℃)와 500 시간 사용 시점에서의 온도(25℃)를 잇는 직선이 25℃ 구간에서 평행하기 때문에, 대표 온도(Tr)를 25℃로 결정하는 것이 바람직할 것이다.

만약, 최초 시점에서의 온도(25℃)와 현재 시점에서의 온도가 상이한 경우에는 최초 시점에서의 온도(25℃)와 현재 시점에서의 온도를 잇는 직선이 일정한 기울기를 가지게 되므로, 이러한 경우에는 최초 시점에서의 온도(25℃)와 현재 시점에서의 온도를 잇는 직선에서 중간값을 대표 온도(Tr)로 결정할 수도 있을 것이다.

여기에서는 일정 시간 구간 동안 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)를 결정하는 방법의 예시를 나타낸 것에 불과하며, 시간에 따라 디스플레이 패널(110)의 온도가 변화하는 경우에 대표 온도(Tr)를 결정하는 방법은 다양하게 변경될 수 있을 것이다.

한편, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 디스플레이 패널(110) 전체를 대상으로 온도를 측정할 수도 있지만, 디스플레이 패널(110)을 복수의 블록으로 분할하고 각 블록에 대한 온도를 측정할 수 있도록 복수의 온도 센서(150)를 배치할 수도 있다.

도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 블록 단위로 온도를 측정하기 위해서 디스플레이 패널을 블록 단위로 구분하는 경우의 예시를 나타낸 도면이다.

도 9를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 디스플레이 패널(110)에서 매 프레임 단위로 데이터 전압(Vdata)이 인가되는 영역을 가로 및 세로 방향으로 분할되는 매트릭스 형태의 블록(A ~ P)으로 구분하고, 복수의 온도 센서(150)를 통해 블록별로 온도를 측정하고 이를 메모리에 저장할 수 있다.

여기에서, 온도 측정의 대상이 되는 디스플레이 패널(110)의 블록(A ~ P)의 개수와 크기는 디스플레이 패널(110)의 크기 및 해상도 등에 따라 변경될 수 있을 것이다.

이와 같이, 디스플레이 패널(110)을 블록 단위로 분할하고 블록별로 온도를 측정하는 경우에는, 디스플레이 패널(110)의 특정 영역, 즉 일부의 국부 영역별로 특성값 센싱 시점(Tsen)을 달리하고 독립적으로 휘도 변화에 대한 보상을 진행할 수 있을 것이다.

대표 온도(Tr)에 해당하는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 검출하는 단계(S300)는 디스플레이 패널(110)의 전체 또는 일부 블록을 대상으로 시간에 따른 온도 프로파일로부터 결정된 대표 온도(Tr)에 대응되는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 결정하는 과정이다.

도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 구동 트랜지스터의 특성값 변동에 따른 서브픽셀의 휘도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 10을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에 있어서, 서브픽셀(SP)을 구성하는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값(문턱 전압 또는 이동도 등)의 변동량은 해당 서브픽셀(SP)의 온도에 따라 달라질 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(110) 또는 블록이 제 1 온도(T1)에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 작은 기울기로 변동되는데 반해서, 제 1 온도(T1)보다 높은 제 2 온도(T2)에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 제 1 온도(T1)보다 큰 기울기로 변동되고, 제 2 온도(T2)보다 높은 제 3 온도(T3)에서는 제 2 온도(T2)보다 더 큰 기울기로 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 변동될 수 있다.

즉, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)은 디스플레이 패널(110)의 온도가 높을수록 그 변동 기울기가가 증가할 수 있다. 이와 같이, 디스플레이 패널(110)의 온도에 대응되는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)에 대한 변동 기울기(delta Vth)는 룩업 테이블의 형태로 메모리에 저장될 수 있다.

따라서, 메모리에 저장된 룩업 테이블을 이용해서 디스플레이 패널(110)의 전체 또는 일부 블록을 대상으로 검출된 대표 온도(Tr)에 대응되는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)에 대한 변동 기울기(delta Vth)를 선택할 수 있을 것이다.

여기에서는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)을 예로 설명하고 있지만, 구동 트랜지스터(DRT)의 이동도 등의 다른 특성값도 동일한 방법으로 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)에 대응해서 선택할 수 있을 것이다.

한편, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값은 빛을 발광하는 서브픽셀(SP)의 색상에 따라 변동량이 달라질 수 있다.

도 11은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 서브픽셀의 색상에 따른 구동 트랜지스터의 특성값 변동을 나타낸 그래프이다.

도 11을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에 있어서, 서브픽셀(SP)을 구성하는 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)은 서브픽셀(SP)에서 발광하는 색상에 따라 변동량이 달라질 수 있다.

디스플레이 패널(110)을 구성하는 서브픽셀(SP)이 RGB 인 경우에는 발광하는 색상이 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)일 수 있으며, RWGB 인 경우에는 레드(Red), 화이트(W), 그린(Green), 블루(Blue) 일 수 있다.

이 때, 각 서브픽셀(SP)에서 발광하는 색상에 의해서 해당 서브픽셀(SP)의 온도가 달라지고, 그 결과 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값, 예를 들어 문턱 전압(Vth)의 변동량이 달라질 수 있다.

따라서, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법은 서브픽셀(SP)의 색상에 따라 대표 온도(Tr)에 해당하는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 다르게 검출할 수도 있다.

특성값 변동 기울기(delta Vth)에 해당하는 센싱 시점(Tsen)을 결정하는 단계(S400)는 대표 온도(Tr)에 따라 검출된 특성값 변동 기울기(delta Vth)에 해당하는 특성값 그래프가 포화되는 시점을 반영하여, 특성값을 센싱하는 센싱 시점(Tsen)을 결정하는 과정이다.

위에서 설명한 바와 같이, 열화로 인해 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 변동 기울기(delta Vth)가 증가하게 되면, 문턱 전압(Vth)의 평균값, 하한값, 및 상한값이 우측 상향으로 이동하게 된다.

이에 따라, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)이 포화되는 시점도 지연되게 되므로, 특성값 변동 기울기(delta Vth)에 해당하는 특성값 그래프가 포화되는 시점을 고려하여 특성값을 센싱하는 센싱 시점(Tsen)을 증가시킬 수 있을 것이다.

도 12는 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널의 대표 온도에 따라 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점을 결정하는 룩업 테이블의 예시를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)의 구동 방법에 있어서, 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 시점(Tsen)을 결정하는 룩업 테이블은 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)에 대응되는 특성값 변동 기울기(delta Vth)와 서브픽셀(SP)의 색상마다 이에 대응되는 센싱 시점(Tsen) 값으로 구성될 수 있다.

구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 시점(Tsen)은 서브픽셀(SP)의 색상마다 다른 값을 가질 수도 있지만, 온도에 따른 편차가 작은 경우에는 색상에 상관없이 동일한 특성값 센싱 시점(Tsen)이 결정될 수도 있을 것이다.

결정된 센싱 시점(Tsen)에 특성값을 센싱하는 단계(S500)는 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)에 해당하는 특성값 변동 기울기(delta Vth)와 그에 대응되는 센싱 시점(Tsen)에 따라, 해당 서브픽셀(SP)을 구성하는 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 센싱하는 과정이다.

도 13은 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에서, 디스플레이 패널의 대표 온도에 따라 구동 트랜지스터의 특성값 센싱 시점을 변경하는 경우를 예시로 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)에서, 기준 전압 라인(RVL)에 인가되는 기준 전압(Vref)이 고정되어 있는 상황에서, 디스플레이 패널(110)의 온도 변화로 인해 구동 트랜지스터(DRT)가 열화되면, 문턱 전압(Vth)의 분포가 증가할 수 있고, 이에 따라 센싱 특성값(Vsen)의 포화 전압이 Vsat1 에서 Vsat2로 변경될 수 있다.

즉, 디스플레이 패널(110)의 전체 또는 일부 블록의 온도가 증가함에 따라 구동 트랜지스터(DRT)의 열화가 진행되어, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 분포가 전제적으로 포지티브(Positive) 방향으로 이동할 수 있다. 이와 같이, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth) 분포가 변화됨에 따라, 문턱 전압(Vth)의 평균값, 하한값, 및 상한값이 우측 상향으로 이동하게 된다.

그 결과, 구동 트랜지스터(DRT)의 제 2 노드(N2)의 전압이 포화되는 시간이 Tsat1 에서 Tsat2로 지연되고, 구동 트랜지스터(DRT)의 문턱 전압(Vth)에 대한 변동 기울기(delta Vth)가 증가하게 된다.

이 상태에서, 온도 센서(150)에 의해 측정된 디스플레이 패널(110) 전체 또는 일부 블록에 대한 온도 프로파일이 변하게 되고, 온도 프로파일로부터 결정되는 대표 온도(Tr)가 증가하게 된다.

디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)가 증가하게 되면, 메모리에 저장된 룩업 테이블로터 대표 온도(Tr)에 대응되는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 검출하고, 서브픽셀(SP)의 색상에 따라 대응되는 특성값 센싱 시점(Tsen)를 결정할 수 있다.

예를 들어, 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)가 낮은 제 1 온도의 경우에는 구동 트랜지스터(DRT)의 포화 시간(Tsat1)과 특성값 센싱 시점(Tsen1)이 작은 값을 가지는 반면, 디스플레이 패널(110)의 대표 온도(Tr)가 높은 제 2 온도의 경우에는 구동 트랜지스터(DRT)의 포화 시간(Tsat2)과 특성값 센싱 시점(Tsen2)이 큰 값을 가질 수 있다.

따라서, 디스플레이 패널(110)의 온도가 변동됨으로써 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 분포가 변경되는 경우에도, 디스플레이 패널(110)의 온도에 대응되는 특성값 변동 기울기(delta Vth)를 반영하여 특성값 센싱 시점(Tsen)을 구동 트랜지스터(DRT)의 포화 상태로 변경함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값을 정확하게 센싱할 수 있게 된다.

센싱 특성값(Vsen)에 따라 휘도를 보상하는 단계(S600)는 디스플레이 패널(110)의 온도에 따라 결정된 센싱 시점(Tsen)에 센싱된 구동 트랜지스터(DRT)의 센싱 특성값(Vsen)을 반영하여, 보상 회로에서 해당하는 서브픽셀(SP)의 휘도를 보상하는 과정이다.

이와 같이, 본 명세서의 디스플레이 장치(100)는 디스플레이 패널(110)의 온도 프로파일을 반영하여 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값 센싱 시점(Tsen)을 제어함으로써, 구동 트랜지스터(DRT)의 특성값이 변동되더라도 포화 상태에서 특성값을 정확하게 센싱하고 보상할 수 있는 효과가 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 명세서는 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 명세서의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 명세서의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 명세서의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 명세서의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 디스플레이 장치
110: 디스플레이 패널
120: 게이트 구동 회로
130: 데이터 구동 회로
134: 특성값 센싱 회로
140: 타이밍 컨트롤러
150: 파워 관리 집적 회로
160: 메인 파워 관리 회로
170: 세트 보드

Claims

복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널;
상기 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로;
상기 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하고, 상기 복수의 서브픽셀에 배치된 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로;
상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역에 대한 온도를 측정하는 온도 센서; 및
상기 게이트 구동 회로와 상기 데이터 구동 회로를 제어하는 타이밍 컨트롤러를 포함하되,
상기 타이밍 컨트롤러는
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점부터 현재 시점까지의 시간에 따른 온도 변화를 나타내는 온도 프로파일로부터 대표 온도를 결정하고, 상기 대표 온도에 대응되는 문턱 전압의 변동 기울기에 따라 결정된 센싱 시점에 해당하는 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 디스플레이 장치.
제1항에 있어서,
상기 서브픽셀은
발광 소자;
상기 발광 소자에 전류를 제공하는 상기 구동 트랜지스터;
상기 구동 트랜지스터의 게이트 노드와 상기 데이터 라인 사이에 전기적으로 연결된 스위칭 트랜지스터;
상기 구동 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드와 기준 전압 라인 사이에 전기적으로 연결된 센싱 트랜지스터; 및
상기 스위칭 트랜지스터의 게이트 노드, 및 소스 노드 또는 드레인 노드 사이에 전기적으로 연결되는 스토리지 커패시터를 포함하는 디스플레이 장치.
제2항에 있어서,
상기 특성값 센싱 회로는
상기 센싱 트랜지스터의 소스 노드 또는 드레인 노드에 연결되는 기준 전압 라인이 반전 입력 단자에 인가되고, 비반전 입력 단자에 비교 기준 전압이 인가되는 증폭기;
상기 증폭기의 반전 입력 단자와 출력 단자 사이에 전기적으로 연결되는 피드백 커패시터;
상기 피드백 커패시터와 병렬로 연결되는 초기화 스위치; 및
상기 증폭기의 출력 단자에 위치하는 샘플링 스위치를 포함하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도 센서는
상기 디스플레이 패널을 복수의 블록으로 분할하고, 분할된 복수의 블록별로 온도를 측정하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 대표 온도는
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점의 최초 온도와 현재 시점에서의 현재 온도를 연결하고 그 중간값으로 결정하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 대표 온도는
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점에서부터 현재 시점까지 측정된 온도를 모두 합산하고, 측정 횟수로 나눈 평균값으로 결정하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 대표 온도의 증가에 따라 상기 문턱 전압의 변동 기울기가 증가하는 경우,
상기 센싱 시점은
상기 구동 트랜지스터가 포화 상태인 시점까지 지연되는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 센싱 시점은
상기 서브픽셀의 색상마다 다르게 결정되는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 대표 온도, 상기 문턱 전압의 변동 기울기, 및 상기 센싱 시점이 룩업 테이블의 형태로 저장된 메모리를 더 포함하는 디스플레이 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타이밍 컨트롤러는
상기 센싱 시점에 센싱된 상기 구동 트랜지스터의 문턱 전압에 따라, 해당하는 서브픽셀의 휘도를 보상하는 보상 회로를 더 포함하는 디스플레이 장치.
복수의 게이트 라인, 복수의 데이터 라인, 및 복수의 서브픽셀이 배치된 디스플레이 패널과, 상기 복수의 게이트 라인에 신호를 제공하는 게이트 구동 회로와, 상기 복수의 데이터 라인에 신호를 제공하며, 상기 복수의 서브픽셀에 배치된 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하기 위한 특성값 센싱 회로를 포함하는 데이터 구동 회로와, 상기 디스플레이 패널의 적어도 일부 영역에 대한 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법에 있어서,
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점부터 현재 시점까지의 시간에 따른 온도 변화를 나타내는 온도 프로파일을 생성하는 단계;
상기 디스플레이 패널의 대표 온도를 결정하는 단계;
상기 대표 온도에 대응되는 문턱 전압의 변동 기울기를 검출하는 단계;
상기 문턱 전압의 변동 기울기에 해당하는 센싱 시점을 결정하는 단계;
상기 센싱 시점에 해당하는 구동 트랜지스터의 문턱 전압을 센싱하는 단계; 및
센싱 특성값에 따라 휘도를 보상하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 대표 온도를 결정하는 단계는
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점의 최초 온도와 현재 시점에서의 현재 온도를 연결하고 그 중간값으로 결정하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 대표 온도를 결정하는 단계는
상기 디스플레이 패널의 최초 온도 측정 시점에서부터 현재 시점까지 측정된 온도를 모두 합산하고, 측정 횟수로 나눈 평균값으로 결정하는 디스플레이 장치의 구동 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 센싱 시점을 결정하는 단계는
상기 대표 온도의 증가에 따라 상기 문턱 전압의 변동 기울기가 증가하는 경우, 상기 센싱 시점을 상기 구동 트랜지스터가 포화 상태인 시점까지 지연시키는 디스플레이 장치의 구동 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 센싱 시점을 결정하는 단계는
상기 서브픽셀의 색상마다 다르게 결정되는 디스플레이 장치의 구동 방법.